XRQ技研業務日誌

ものづくりを楽しんでいます。日々の暮らしの中に面白そうなものを探しながら

白熱球のLED化

白熱球をLEDに

ずいぶん昔、庭に明かりがほしいと、市販の庭園灯を設置した。CDSで明かりを検知し、暗くなると点灯するものである。100Vをトランスで降圧し、それをリレーで白熱球を制御している。
 使っていて、一晩中、朝になるまで点灯していることが気になった。そこで、タイマー回路を付加して、夜半頃には消灯するよう改造した。消灯する時刻はまだ暗いので、CDSが暗くなったのを感知しても、リレーは動作しないような回路である。明るくなるとリセットが掛かり、夕方暗くなるとリレーが働き、タイマーが動作する。
 順調の動作して庭を照らしてくれていたが、課題が出てきた。一つは白熱球が入手しづらくなってきたことである。長く使っていると白熱球はフィラメントが切れてしまうことがある。代替のものを用意していたが、それも底を突いてきた。二つ目は白熱球の熱である。小さな電球なのだが結構熱くなる。雪の降った晩など、その周りだけぽっかりと雪がなくて風情を感じることもあったが、その周りの植物には影響が大きい。
 そこで、電球をLED化することにした。リレーからの電流は約6Vの交流である。整流しなければLEDに代えることはできない。電圧も微妙である。そこで、とりあえずダイオードを1本入れて、電流制限用の抵抗と1w LEDを2本直列にして試してみた。点灯したのだが、直視している時には気にならないが、視界に入るような見方をすると、LEDの瞬きが気になる。50Hzとは言え、半波整流では無理なようである。また、抵抗値によっては、最初は点灯していても、LEDが熱を持ってくると点滅になってしまう現象も起きた。
 回路を変更し、ブリッジダイオードで全波整流とし、抵抗値も多少大きくして対応した。LEDを白色ではなく昼光色のものにすることで、白熱球代替のLEDを作ることができた。灯りにゆらぎを入れることも考えたが、とりあえずはこれまで通りの庭の灯りとして使うことにする。
 技術の進歩によって、デバイスも変わってきている。トランスによる降圧部分も将来的にはスイッチングによる回路に変更しなければならないだろう。タイマー回路も個別デバイスではなくマイクロコントローラーに置き換えることになりそうである。
 私の過ごしてきた短い時間の中、我が家の小さな庭にも、技術の進歩がひたひたと迫っている。

ワイヤーMLA その3

旅行用MLA

 前回の記事のように、剛性のあるワイヤーを使えば、形を整えるための配線カバーなどを使わなくても、MLAとしての性能を出すことができることがわかった。市販されているMLAの多くが、銅パイプや太い同軸ケーブルを使って、ループを作っている。太い素材を使うほど構造をしっかりすることができる。細い素材でも、仮設として使う程度なら前回の記事のような細い素材でも使えそうだということだ。
 さて、もっと簡略化したMLAを作れないだろうかと考えた。先日、旅行に行った際である。旅館で電波を出すとすればどうすればよいか考えた。窓から釣り竿アンテナをのばすのも一つの方法だが、結構目立つことになる。簡単に設営でき、撤収も容易、他の客に迷惑をかけず、目立たないものがいい。部屋の中を見回して、考えを巡らせていて、あるものに目が留まった。障子である。窓のある開口部の内側に障子がある。この障子にMLAを貼り付ければ電波が出せるのではないか。
 そこで、柔らかいワイヤーを使ったMLAを作ってみた。2.5mのワイヤーで、その長さの真ん中のところにトロイドを通し、リンクのコイルを巻いてRCAプラグを取り付ける。変換プラグを介してBNC同軸ケーブルを接続する。キャパシタは前回と同じポリバリコンである。ループは丸い輪ではなく菱形とする。つまり、同軸ケーブルをと取り付けてある給電点部分を頂点として、障子に洗濯ばさみで止める。ここはハンガーなどを止める為の二股に分かれた洗濯ばさみである。ループの左右は洗濯ばさみを使って障子の桟に留め、広げるようにする。キャパシタ部分は吊り下げられたままである。
 この状態で測定してみると、しっかりと同調点が出ており、使えそうである。庭先移動で実験をした。縦の固定にはグラスファイバーのポールを使い、横の張りにはプラ棒を使って、菱形のループを構成した。7MHzで受信雑音が最大になるよう調整する。バンドの中を聞いてみるとたくさんの局が聞こえてきた。CQを出したが応答がない。受信はともかく、送信は無理なのだろうかと思いつつ、移動局に呼びかけてみた。すると返答があったのだ。30分ほどで5局との交信ができた。結構遠いエリアの局である。
 この日はたまたまお空のコンディションがよかったのかも知れない。しかし、2WのQRPでもこのアンテナで交信することができた。自然を相手に無線を楽しむというスタンスでならこのアンテナは使えそうである。なにしろアンテナ全部が掌に載ってしまうコンパクトさであり、ステルス性が高いのだ。
 リグ、電源を含め、ポーチの中にすべて収納することができる。次の旅行では旅館から電波を出してみたい。その際はハイバンドのコンディションも上がってくれればいいのだが。

ワイヤーMLA その2

まとめたワイヤーMLA

 ワイヤーを使ったMLAをいろいろ作ってきた。その中でわかってきたのは、ワイヤーでも同調が取れ、そこそこの送信アンテナとして使えること。形状はできるだけ円に近い方がよいが、多少のゆがみがあってもある程度の性能は発揮できること。給電方法として、トロイドを使いリンクコイルを巻く方法でも十分な給電はできるが、対応できるバンド幅が限られ、バンド毎に巻き数を調整する必要があること。もう一つの給電方法である小さなループを使う方法は、大きなループの1/4ほどの円周のループにすることで、広いバンド範囲で良好な給電ができること。同調できるバンドはほぼキャパシタにより、ループの大きさは割合と自由に設定できること。QRPでの運用なら、ポリバリコンやトリマーなど、耐電圧の高くない部品でも使用可能であること。キャパシタの調整はシビアであるが、受信ノイズが最大になるように調整することで、ほぼ最良点に調整できること。最良点の幅は周波数が高くなるほどブロードになり、低くなるほど鋭くなること。などなど、客観的なデータが揃っている訳ではないが、このアンテナの特性がつかめてきた。

 これまでの経験を生かして、手軽に携帯でき、そこそこに実用になるMLAを作ってみた。使ったのは1.25mmφの銅線がコーティングされて2本平行になったケーブル。2.5mのケーブルで大きなループを作り、62cmのケーブルで給電用の小さなループを作る。キャパシタにはポリバリコンを使い、多くのバンドに対応できるようにした。ケーブルだけで丸いループを形作るのは覚束ないと思えたが、ループの上下をグラスファイバーのポールに縛り付けることで、歪みはあるがループを作ることができた。主ループのキャパシタを取り付ける反対側になる、ケーブルのちょうど半分のところに小ループを固定した。固定した部分にコネクタを設け、同軸ケーブルを取り付ける。
 キャパシタはMax 90pFのもので、30m、20m、17mバンドで同調点を見出したが、40mバンドでは、同調しなかった。このところ、ハイバンドが開けることが少なく、実験ができないのでキャパシタに100pFを抱かせて、40mバンドでも同調が取れるようにした。ポリバリコンを回すとノイズが急に大きくなるところがある。その状態でアンテナアナライザーで測定してみるとSWRはほぼ1に近く、インピーダンスは40Ωほどになっていた。バンドの中のさまざまな局が聞こえてくる。数回のCQで初会の局からお声掛けをもらい、移動局への呼び掛けで599をもらうことができた。そこそこ、実用になると言う手応えを感じた。ハイバンドが開けるのが楽しみである。
 このアンテナのメリットは携帯性がよいことである。直径20cmほどのケーブルの束にまとめることができ、支柱になるグラスファイバーなどのポール、同軸ケーブルがあれば設営することができる。広い場所をとらず、直径80cmほどのループであるので周囲への影響も少ないと思う。
 このところ天気の不順が続き、移動運用がままならないが、このアンテナを持ってどこに出掛けようか楽しみである。
 

多様性

みんなちがってみんないい

 金子みすずの作品の中に「私と小鳥と鈴と」という有名な詩がある。
 この詩は「鈴と、小鳥と、それから私、みんなちがって、みんないい」とまとめられているが、前半部分では私と小鳥と鈴の違いをうたっている。全く異なるこの3つを並べているのだが、妙に違和感なく「みんな違ってみんないい」という言葉が心に入ってくる。
 それぞれが異なっているのが当たり前であり、相互に比較する必要はないのだが、どうも人は共通項を求めて仲間をつくり、違うことを排斥しがちである。

 先日コスモスを見に行ってきた。河川敷いっぱいにコスモス畑が広がっているところである。ちょっと時期が早かったようで、掲示されていたビラには2週間後にコスモス祭りが開催されると記されていた。早咲きの花は咲いていたが、全体的にはまだ緑の畑が広がっており、華やかな色が見られるのは一部分だけであった。
 畑の中を散策すると、全く花が咲いていないのではなく、ぽつりぽつりと緑の株の中に花が咲いている。柔らかな白やピンク、黄色や深い紅色の花である。コスモスは一重の花というイメージがあったのだが、よく見るとさまざまな花があることに気付いた。色も単色だけでなく、絞りのように変化しているものがあり、形にも変化がある。目立ったのは筒状に花弁が丸まっているものである。一見、八重のように見えるが、一重の花弁が筒状になっている。花弁の表と裏の色が異なっているものもある。また、花弁に筋が入っているものもある。さらに、その筋が切れ込みになり、細い花弁がたくさん付いているように見えるマーガレットのようなものまである。
 一重の花弁に”丸まる”や、”筋が付く”という変化が起きた時、その程度の差によって様々な形の花が生まれる。自然界ではこのような変異が常に起きているのだろうが、それを人間が選択することで品種改良に結びつき、このようなさまざまな花が生まれてきているのだろう。
 人は”種”というまとまりで生きものを捉えるが、その中にはさまざまな個があり、多様性を秘めている。その多様性があることで環境などの淘汰に耐えて、生き延びてきたのが生物なのだ。同類を求めるのは生存のための人の知恵なのだろうが、逆に、違いを広く許容することの中に可能性を求めていくのが自然界のようである。

 コスモス畑の中を歩きながら、さまざまな花をみつけた。一つ一つの花に個性が溢れている。コスモスという名前でくくるのがもったいないほどのバリエーションである。この畑の中だけでも、生きものの多様性が豊かに見られることに感動した。どの花もみんな違ってみんないい花たちである。

キットの製作

周波数カウンターキット

 ものづくりは最初の設計段階から、テスト回路で動作を確認しながら回路を変更し、実機の製作へと進んでいくのは楽しい。しかし、その労力は並大抵のものではない。ものを作り、完成させるおもしろさを味わうという手軽なものではない。
 そんな本格的なものづくりではなく、手軽に楽しむためにはキットを活用することが多い。回路は吟味されているし、部品を集めなくてもよい。製作手順まで示されている。困難なことはすべてキットメーカーの方でお膳立てしてくれている。
 しかし、キットメーカーにすると、販売しても製作者の技量によってさまざまなトラブルが持ち込まれ、品物を販売する以上に、その対応に経費がかかるのが実情のようである。そのような事情からか、国内では多くのキットメーカーが手を引いてしまい、なかなか楽しめるキットを手に入れることが難しくなった。

 現状でキットを手に入れようとすると、海外から購入することが多くなっている。今回入手したのは周波数カウンターで、ネットで注文し2週間ほどで送られてきた。価格は送料込みで900円ほど。為替レートによって日々変動するが、大変に安価である。仕様は1Hz〜50Mhz、30vまで測定可能。5桁表示でオートレンジ。また、表示は加算や減算がプログラムでき、オートパワーオフ機能も付いている。USB電源でも使え12Vまでの広い電源に対応しているという。また、水晶発振子の発信周波数を測定することもできる回路が組み込まれている。結構使えそうな仕様である。
 届いたキットをさっそく組み立てた。送られてきたものは部品と基板、ケースになるアクリルプレート、そして説明書が1枚。販売先から多少詳しい英文の説明書がダウンロードできるが、初心者には難しい構成である。
 1時間ほどで組み上がり、所定の動作をしてくれた。水晶発振子の周波数を確認できる機能は便利である。
 動作から、この回路で使われているPICのプログラムは、ネットで公開されているDL4YHF Wolfgangさんのものに近いと推測されるが、これだけのキットが千円以下で入手できるのは驚きである。情報提供を最小限にし、製作に関しては製作者に任せ、キットを提供することだけに限定しなければこの価格は維持できないと思う。

 ものづくりは自分の技量を高めていくことも楽しみである。製作していて疑問やわからないこと失敗など、さまざまな壁にぶつかりながら一歩一歩前に進む楽しみ。キットの中にはどの程度の難易度であるかが表示されているものもある。「わからないから誰かに聞く」ということも大事だが、自分で試行錯誤していくことも大事だと思う。良質なキットがもっともっと提供されて、それぞれのレベルにあったものづくりが楽しめるようになってほしいものである。
 つくる楽しみの後、ものがどんどん増えてしまうのは困ったことである。また一つ増えてしまった測定器。お蔵入りにならず使えるかなぁ・・・

モールス体験

shig552017-09-05

 大きなイベントがあり、「モールス体験コーナー」というところの手伝いをした。幼児から大ベテランまで多くの方が来場してくださり、電鍵を触って「電信とはこういうものか」と体験してもらった。
 高校生くらいの子から「電信ってどんなところで使っていたのですか」と質問を受けた。昔、電話が普及していなかったころ、遠く離れた人に急用を知らせるには電報しかなくて、その電報を送るのに使っていたと説明すると、「電報ってなんですか」「映画の中で見たように思うのですが」との反応。電報も過去のものになっていることを改めて認識した。一人ひとりが通信機器を持つ時代になり、「モールス通信というものが、かって使われていた」と記録に残される時代になってきている。
 来場された方で「免許は持っている」「モールスは知っている」、でも「CWを運用したことはない」という方が何人もいた。知識としてモールス符号を知っていても、使うことができないようで、実際、電鍵を操作しても符号として認識できていない場合が多かった。無線従事者の国家試験では「モールス符号の理解」という扱いになり、実際に使用することなく免許が取れる状況を反映しているのかも知れない。
 
 「モールス符号ユネスコ無形文化遺産へ」と言うことは、本に書かれた記録として残すことではないと思う。”モールスを使って通信する”ということを伝承していくことだと考える。
 来場した子どもたちにも電鍵で遊んでもらった。モールス解読器をセットし、打鍵した符号を解読し液晶画面に表示するようにした。子どもたちに符号を音で聞いてもらい、それが文字として表示された後、「今のと同じようにできるかな?」とし向けると、何回か試すうちに符号が表示された。CATとかDOGという文字が表示されると、大喜びである。耳で聞いて、それを真似ることで符号になっていた。
 しかし、「免許はもっている、符号も知っている」という人が打鍵すると、EとTの羅列になることが多かった。短点と長点の組み合わせとして符号をわかっていても、短点と長点の間のスペースを含めた一文字としてまとめることができない。また、文字と文字の間が空いてしまい、語としてもまとまりを作れない。
 耳で聞いていると、何となくわかってしまう符号でも解読器を通すことで厳密に長・短点の長さ、長点と短点の間隔、文字と文字、語と語の間もはっきりと見ることができる。
EとTの羅列であった人も、何度も音でその符号を聞いてもらうようにすると、徐々に解読器に文字が表示されるようになってきた。知っていることと、使えることの間には大きな壁がある。この壁を乗り越える最初の一歩が難しいのだと思う。
 ”CWデビューしませんか”と呼びかけているのだが、最初の一歩に躊躇している人が多いようだ。特別局や移動局に呼びかけて599の交換から始めるのも在りかと思う。スケジュールQSOという手もある。モールス符号を残すのではなく、”モールス通信”を継承していくようさまざまな取り組みが必要なのである。

 老若男女、さまざまな人がモールス体験コーナーを覗いてくれた。電信の楽しさをもっともっと広めることを続けていきたい。

使い勝手の改良

改良したMLA

 この写真からは、何なのかわからないと思います。RCAジャックとSW-40に組み込まれたポリバリコン、そして配線カバー2本が写っています。実は配線カバーの中に、エレメントのワイヤーが収納されています。
 これまでいろいろとMLA(Magnetic Loop Antenna)を作ってきました。実際に使ってみて少しずつ改良してきたところです。QRPで使用するならば、キャパシターに高耐圧のものを使用しなくても、トリマーや通常のコンデンサーでもどうにか使用できることがわかりました。形状が安定していれば、周囲の影響を比較的受けにくく、毎回、調整をしなくてもおおむね使うことができるようですが、キャパシターの整合は大変にクリチカルで、ちょっとした変化で同調点が動いてしまい、その幅は極端に狭いことがこのアンテナの特徴です。
 そこで、ワイヤーを配線カバーに沿わして形状の安定を図り、キャパシターにはトリマーと固定コンデンサーを抱き合わせで、同調を取るようにしました。そして複数のバンドで使用できるよう、キャパシターをスイッチで切り替える構成のものを作ってきました。
 調整については、アンテナアナライザーを使い、SWRとインピーダンスのグラフを参考にしながら、同調点を求めてきました。
 直径1mほどの小さなアンテナでも、効率はそれほど良くありませんが、そこそこ電波が飛んでくれ、実際の使用ができることを実験してきました。

 その実験の過程で、いくつか改善点が浮かび上がってきました。
 ? トリマーの使用の件ですが、小型軽量で基板に組み込んで使えるのですが、調整には、専用の道具”調整棒”を使わなくてはならず、細かな調整に手間取ることが多くありました。予め調整をして移動先にもっていくのですが、やはり不安になり、整合が取れているかいじることが多かったです。一度動かしてしまうと、なかなか整合点が見つからず難儀しました。
 これをポリバリコンに変更しました。スイッチによりバンドを切り替えるのではなく、ポリバリコンで調整する方式です。実際に使用してみると、ポリバリコンを動かすことで、容易に受信音のピークが見つかります。その位置がアンテナの整合が取れている点でした。アンテナアナライザーで確認してみると、ポリバリコンに振れる手の影響が多少出ていますが、おおむね、受信状態でノイズが最大になるよう調整すれば、アンテナの整合が取れることがわかりました。
 ポリバリコンにダイヤルを付け、調整位置がわかるようにしておくと、バンド毎に調整するのに便利でした。トリマーに比べてポリバリコンの方が操作性が格段に良くなります。
 ? 配線カバーは携帯性を考慮し、できるだけ短くするようにしてきました。しかし、1本を短くすると、継ぎ足さなければならない数が増えてしまいます。組み立てにも手間取ることになります。そこで、市販されている1mの配線カバーをそのまま使うことにしました。エレメントを3mとし、ポリバリコンはAM用の260pFのものを使用します。FT37-43のトロイドにエレメント線を貫通させ、リンク線を7回巻いてTRCVからの入力としました。この部分のコネクターにはRCAジャックを使いました。BNCへの変換コネクターを使えば、通常の同軸ケーブルも使えます。
 使用時は、配線カバーの蓋と身2本ずつを組み合わせて、輪を作り、エレメントを沿わせます。真ん中にポールを添えてやれば、形状も安定します。
 そして、収納時にはエレメントを配線カバーの中に入れてしまえば、すっきりと収まります。

 携帯時には全長1mの棒状のものになりましたが、車のトランクに入れても嵩張りません。このMLAで40mと30m、20mで充分整合が取れることを確かめました。また、エレメント長を2m弱とした、直径60cmのものでは40,30,20,17,15mで使えそうです。実験をしながら、少しずつ改良していくのは楽しいものです。